单片机－第2章 单片微机的基本结构.pptVIP

单片微型计算机原理与接口技术之单片微机的基本结构 计算机学院 赵传申 80C51单片微机的内部结构 微型计算机的基本组成有三部分，即中央处理器CPU（通常包括运算器和控制器）+存储器+输入/输出（I/O）接口。若将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，则俗称为单片微机 一台典型的单片微机的基本组成结构，主要包报中央处型器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、并行I／O口、串行I／O口、定时器／计数器、定式电路及元件等 80C51单片微机的内部结构 80C51系列单片机主要包括中央处理器CPU （算术逻辑部件 ALU、控制器等） 、只读存储器 ROM、 随机存取存储器RAM、定时器/计数器、并行 I/O口 P0～P3、串行口、中断系统以及定时控制逻辑电路等 这些部件通过内部总线连接起来，基本结构仍然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但功能单元上的控制与先前相比有重大变化，采用了特殊功能寄存器（SFR） 进行集中控制的方法 80C51单片微机的内部结构图 80C51单片微机的内部结构图 内部结构（1） 中央处理器 单片微机中的中央处理器（CPU）是单片微机的核心，主要完成运算和控制功能，又增设了“面向控制”的处理功能，增强了实时性 程序存储器 根据内部是否带有程序存储器而形成三种型号：内部没有程序存储器的称80C31，内部带ROM的称80C51，内部以EPROM代替ROM的称87C51 内部结构（2） 程序存储器 采用只读存储器（ROM） 几种结构形式 片内只读存储器 片内可编程的ROM EPROM － needs programmer EEPROM（Flash ROM）－ ISP（In System Programmable） OTP（One-time Programmable, v.s. Multiple-time） 片外只读存储器 内部结构（3） 数据存储器 RAM，存放运行期间的工作变量和数据 一般片内有一定容量的RAM（64B～384B） 常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆栈等）在物理或逻辑上划分在片内RAM空间中，所以可将单片微机内部RAM看成是寄存器堆，有利于提高运行速度 片外RAM 并行I/O口 功能强、使用灵活、多功能、驱动能力大 内部结构（4） 串行I/O口 全双工串行I/O口 与某些终端设备进行串行通信 和一些特殊功能的器件相连 用多个单片微机相连构成多机系统 定时器/计数器 精确定时 对外部事件计数 中断系统 中断源 优先级 内部结构（5） 定时电路及元件 计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍地执行各种操作 单片微机内部设有定时电路，只需外接振荡元件即可工作 外接振荡元件一般选用晶体振荡器，或用价廉的RC振荡器，也可用外部时钟源，作为振荡元件 近来有的单片微机将振荡元件也集成在芯片内部 80C51单片微机的引脚 关于元件封装（Package） DIP－Dual In Line PLCC－Plastic Leaded Chip Carrier PQFP（TQFP）－Plastic（Thin）Quad Flat Pack SSOP － Shrink Small Outline Pack PGA（BGA） － Pin（Ball）Grid Array 右图是Protel99SE的PCB库中的几种封装形式 Footprint 关于元件封装（Package） 非总线型单片机引脚图 PDIP－Plastic Dual In Line Package SOIC －Small Outline Integrated Circuit 引脚功能 电源和晶振 VCC、VSS、XTAL1、XTAL2 I/O口 P0.0~P0.7、 P1.0~P1.7、P2.0~P2.7、 P3.0~P3.7 某些专用功能（P0、P2） 替代功能（P3） 控制线 RST、EA/VPP、ALE/PROG、PSEN 80C51 CPU的结构和特点 单片微机内部的核心部件 主要包括 控制器 运算器 工作寄存器 时序电路 在单片微机中，工作寄存器（即通用寄存器）属于数据存储器RAM的一部分，在后面与片内数据存储器一起介绍 这里仅介绍控制器、运算器及时序电路的基本组成、功能与特点 中央控制器 作用 译码，发出控制信号 包括 PC、IAR、IR、ID、Branch、Timing 功能 Fetch－decode－execute PC 不是SFR 存放下一条指令地址 变化：反映程序流程 宽度：决定程序空间大小 如何变化 中央控制器 DPTR 16位的SFR 主要作用 访问外部RAM或I/O 亦可用于查表 可分成2个8位SFR：DPH和DPL 与PC的区别 IR、ID及控制逻辑 关于条件转移 内部条件－